（通信与信息系统专业论文）soa框架在视频监控网管系统中的应用.pdf

武汉邮电科学研究院硕十论文 摘要 中国视频监控市场j 下处在高速发展之中。视频监控网管系统作为视频监控的管理 支撑维护系统，其系统需求与构建标准正处在并在将来一段时间内仍然会处在优化更 新的过程中，这就要求构建的系统能够适应不断变化的需求和标准。s o a 可以实现 网络环境下应用的松耦合和集成，能够使用户方便、快捷地集成现有的应用和部署新 的应用，使得架构一个可重用、可扩展的视频监控网管系统成为可能。 本文首先通过对视频监控的发展现状及趋势的分析提出了视频监控网管系统的 实现目标，通过对s o a 应用前景的展望提出了总体设计原则，然后详细研究了为实 现该目标所采用的开发平台一j 2 e e 体系结构、基础框架s o a 体系结构和实现 技术- w 曲s e r v i c e 体系结构，在此基础上，遵循中国电信网络视频监控业务技术 规范3 0 版提出的系统需求和业务流程，设计并实现了一个视频监控网管系统，最后 对实现的系统进行各种环境下全面的测试以验证其达到了预设目标。 本文将研究重点放在如何通过部分重构系统，既能最大限度的保护现有资产，又 能为将来进一步的发展留下扩展空间。通过提出将应用程序功能的更改和软件的 s o a 支持进行分离的设计方案并加以实现，系统能够方便的整合原有系统和快速的 响应需求变化，带来更大的经济性和灵活性。本文提出的设计思想和实现方法不仅适 用于视频监控网管系统，而且为其它应用中企业使用s o a 改造现有系统提出了设计 原则和实现方案。 关键词：视频监控网管系统，面向服务的架构，w e b 服务 武汉邮电科学研究院硕+ 论文 a b s t r a c t c h i n e s ev i d e o m o n i t o r i n g m a r k e ti si nah i 9 1 l s p e e d d e v e l o p m e n t t h ev i d e o m o n i t o r i n gn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，a st h em a n a g e m e n t ，s u p p o r ta n dm a i n t e n a n c e s y s t e m ，i t sr e q u i r e m e n t sa n ds t a n d a r d sa r ea n d w i l lb eo p t i m i z e da n du p d a t e di nap e r i o do f t i m e ，w h i c hr e q u i r e st h es y s t e mt oa d a p tt ot h ec h a n g i n gr e q u i r e m e n t sa n ds t a n d a r d s s o a a l l o w sa p p l i c a t i o n st ob el o o s e l yc o u p l e da n di n t e g r a t e d i tp r o v i d e st h eu s e r saq u i c ka n d e a s ye n v i r o n m e n tt oi n t e g r a t ee x i s t i n ga p p l i c a t i o n sa n dd e p l o yn e wa p p l i c a t i o n s ，w h i c h m a k e si t p o s s i b l e t os t r u c t u r ear e u s a b l ea n ds c a l a b l ev i d e om o n i t o r i n gn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m t h i sp a p e rf i r s tp u tf o r w a r dt h eg o a lt h a tt h ev i d e om o n i t o r i n gn e t w o r km a n a g e m e n t s y s t e mn e e dt oa c h i e v et h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h ep r e s e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p m e n tt r e n d o ft h ev i d e om o n i t o r i n g ，a n dt h ed e s i g np r i n c i p l e st h r o u g ht h ef o r e c a s to ft h es o a a p p l i c a t i o np r o s p e c t a n dt h e n ，i ts t u d i e di nd e t a i lt h et e c h n i q u e sa d o p t e dt or e a l i z et h e g o a l ，s u c ha st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m j 2 e e ，t h ef o u n d a t i o nf r a m e w o r k s o aa n dt h e r e a l i z a t i o nm e t h o d w e bs e r v i c e o nt h eb a s i so ft h i s ，f o l l o wt h es y s t e mr e q u i r e m e n t sa n d t h eb u s i n e s sp r o c e s s e sp r o p o s e db yt h ec h i n at e l e c o mn e t w o r kv i d e om o n i t o r i n gb u s i n e s s s p e c i f i c a t i o nv e r s i o n3 0 ，w ed e s i g n e da n di m p l e m e n t e dav i d e om o n i t o r i n gn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m f i n a l l y , t h er e a l i z e ds y s t e mw a sc o m p r e h e n s i v et e s t e du n d e re a c h k i n do fe n v i r o n m e n tt ov e r i f yi th a sa c c o m p h s h e dt h ep r e s e tg o a l t h es t u d yf o c u s e do nh o wt or e c o n s t r u c tp a r to ft h es y s t e mt op r o t e c tt h ee x i s t i n g a s s e t sa n dl e a v eb e h i n dt h ee x p a n s i o ns p a c ef o rt h ef u r t h e rd e v e l o p m e n t t h r o u g ht h e d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs e p a r a t i o no ft h ea p p l i c a t i o nf u n c t i o n sc h a n g ea n d s o f t w a r e ss o as u p p o r t ，t h es y s t e mc a ne a s i l yi n t e g r a t et h ep r e s e n ts y s t e ma n dr a p i d l y r e s p o n s et ot h ec h a n g i n gd e m a n d ，w h i c hm a k e st h es y s t e mm o r ee c o n o m i c a la n df l e x i b l e t h ep r o p o s e dd e s i g na n dr e a l i z a t i o nn o to n l ya p p l yt ot h ev i d e om o n i t o r i n gn e t w o r k m a n a g e m e n ts y s t e m ，b u ta l s oc a l l b ew i d e l yu s e df o rs o at r a n s f o r m a t i o no fe x i s t i n g e n t e r p r i s e l e v e la p p l i c a t i o n s 武汉邮电科学研究院硕十论文 k e yw o r d s ： v i d e om o n i t o r i n gn e t w o r km a n a g e m e n ts y s t e m ，s o a ，w e bs e r v i c e 武汉邮电科学研究院硕十论文 第1 章绪论 “全球眼 网络视频监控业务是由中国电信推出的一项完全基于宽带网的图像远 程监控、传输、存储、管理的新型增值业务，利用中国电信的宽带网络将分散、独立 的图像采集点进行联网，实现跨区域的统一监控、统一存储、统一管理，资源共享。 其经历了v 1 0 、v 2 0 两个发展阶段，现已提出了以统一视讯为最终目标的v 3 0 标准。 本章对视频监控系统的发展现状及趋势作了介绍，指明了视频监控网管系统在其中所 起的重要作用，针对新的标准提出了视频监控网管系统的实现目标，说明 s o a ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e 面向服务的架构) 可以用于实现视频监控网管系 统，并概述了s o a 的应用前景，同时对本论文的组织结构进行了介绍。 1 1 视频监控系统的发展现状及趋势 网络视频监控业务是一种基于宽带网络为用户提供图像和各种报警信号远程采 集、传输、储存、处理的一种全新电信业务。这是一个由前端、中间端、后端三部分 组成的网络视频监控系统。前端由镜头、摄像机、云台、报警开关、视频编解码设备、 主机控制设备和监控软件组成；中间端即是电信公司提供的中心服务平台，中心服务 平台具有业务平台的管理功能，并对传送过来的图像进行转发、分发或存储，对报警 进行联动处理；在后端用户可在网络的任何一个接入点，无论是监控现场，监控中心， 或者是远端，只要通过正浏览器或客户端软件，在通过用户认证后可任意观看视频，可 控制摄像机的角度、拉近拉远镜头、控制远端设备，并可接收报警信息【1 】。 中国视频监控市场正处在高速发展之中。2 0 0 7 年，中国视频监控市场的总体市 场规模达到了4 1 亿美元，比2 0 0 6 年增长了2 4 2 ，其中，网络视频监控所占比例由 2 0 0 4 年的7 4 增长到2 5 9 。网络视频监控市场的发展与其自身的优势是分不开的。 由于采用了t c p i p 网络，网络视频监控可以实现远程监控和低成本扩展监控范围， 而这大大扩展了视频监控的应用场景，从传统的公共安全、工业安全向道路交通、企 业i t 、家庭、教育、医疗等领域渗透【2 】。 中国电信推出的全球眼系统为客户提供了灵活实现视频监控的全新模式。客户可 以少投资或不投资，利用中国电信部署在全国各地的业务平台及服务体系，快速搭建 武汉邮电科学研究院硕十论文 覆盖全国的视频监控网络系统，满足政府行业监管、企业生产管理、热点信息发布、 多媒体宣传等多方面的要求，促使客户管理高效化、决策科学化、反应快速化。在彻 底解决客户自建模式下面临的日后维护、运作等方面存在的诸多问题的同时，享受同 步的技术更新，降低投资风险。 为满足增大的业务量对视频监控系统的提升的需求，在结合业务运行的实际情 况，参照相关的国内外技术标准，并综合考虑当前设备制造商和系统集成商的具体情 况的基础上，中国电信提出了全球眼v 3 0 技术标准。按照此标准建设的全球眼系统 提供标准化的前端、客户端设备和互联互通的平台；提供标准的对外能力调用接口， 便于为其他业务平台、终端提供视频监控能力；提供省级、全国级业务管理中心，用 以管理跨地市及跨省业务，最终纳入综合业务管理平台统一管理。而在业务运行维护 方面，更为视频监控网管系统对整个全球眼系统乃至将来的统一视讯系统的管理支撑 维护功能及性能做出了具体的规范要求，保证了视频监控网管系统向统一视讯网管系 统的平滑过渡【。 1 2 视频监控网管系统的实现目标 。 视频监控网管系统从功能上分为设备管理和网络管理两大部分，主要实现资源和 分组管理、状态和性能管理、配置管理、故障管理、拓扑管理、同志管理、安全管理 和系统管理等八大功能【1 3 “1 。全球眼系统的发展给视频监控网管系统提出了更高的 需求： + ， ( 1 ) 不断丰富的管理功能。除基本管理功能外，在宽带网络中，网管系统需能同 时对业务和资源进行管理。 ：“ ( 2 ) 统一化管理界面。一致、易用的操作方式和表现方式不仅一致化企业形象而 ：且减少了用户的培训时间和培训费用。一 ( 3 ) 网络化管理。通过一个网管系统既能够对网络中的网络设备进行端到端的“点” 4 ：管理，同时能够对整个网络进行“面”的管理。 | ( 4 ) 分布式、多客户管理。提高系统的性能、增加管理操作员的空间自由度。 ：。( 5 ) 动态装配功能。适应不同的组网应用需求。 一 视频监控网管系统的管理对象分为平台设备和终端设备两大类【3 “1 ，它们可能分 i 2 武汉邮l l i 科学研究院硕十论文 稚在不同的地方，遵循不同时期的标准，来自不同的设备制造商，甚至同种设备也有 可能实现的功能、使用的协议不一样，但要求网管系统能够对它们进行统一管理。 有鉴于此，本课题实现的视频监控网管系统的总体目标为：提供丰富的管理功能， 提供统一的、人性化的管理界面，提供跨平台环境适应性，提供分布式处理能力，提 供标准化的管理接口，提高系统的可扩充性和自适应性。这样，可以增强系统的管理 功能，提高系统的开发效率，减少系统的维护费用，提高公司产品的市场竞争能力以 及一致化企业产品形象。 视频监控网管系统不是一个从无到有的过程，而是随着标准的更新不断升级换代 的过程，这就要求实现的系统一方面可以保护视频监控网管系统2 0 版的现有资产， 另一方面为将来新标准的颁布甚至过渡到统一视讯网管系统留下扩展空间。而s o a 的出现和发展为视频监控网管系统的实现打开了一个新的局面。 1 3s o a 的应用前景 在全球范围内，s o a 正成为未来软件架构的趋势，这当然也包括中国。几年前， b e a 、m m 和东方通就已经开始重视在中国推广s o a ，他们凭借其丰富的行业经验、 雄厚的用户基础、完善的组织体系和服务体系，在争夺s o a 市场的竞争中具备了一 定的先机。除了积极布署战略应对外，他们更注重市场的精耕细作、关注s o a 的落 地，继续确保他们的领先优势。到目前，他们已先后有了s o a 的典型实施案例。今 年，随着o r a c l e 并购b e a ，其和i b m 、东方通一起形成了中国s o a 产业的鼎足之势。 经过众多厂商的市场培养以及业内专家和媒体的大力宣传，目前中国企业用户对 s o a 的认知度已有大幅提升。埃森哲公司通过对中国上千家企业机构的问卷调查， 分析发现，被调查企业中，有8 8 的企业拥有s o a 应用，有8 0 9 的企业表示将采 取积极态度部署s o a 。数据表明尽管s o a 在中国尚处于应用启蒙阶段，但企业已经 意识到部署s o a 的必要性。可以预计未来1 2 年，s o a 在中国将进入快速发展期【5 1 。 s o a 想要在中国得到规模化应用，就必须解决潜在用户的决策顾虑，包括：除 电信、金融以外的众多行业企业，他们的普遍情况是i t 系统并非企业的核心生产力 或主要业务工具，企业的业务运营和生产没有达到向用户提供随需应变的服务的水 平；多数行业的大型甚至超大型企业，他们的普遍情况是已有系统较为庞大而复杂， 3 武汉邮电科学研究院硕十论文 改变整体架构并不是轻而易举的，需要多方面的努力和很大的决心及投入；s o a 技 术、产品和标准都处于发展阶段，尚不成熟，不同厂商的解决方案也存在差异。针对 以上情况，本文从r r 需求的角度，在最大程度的保护现有1 1 r 资产的前提下，提出独 立于厂商只与公认的n 标准相关的s o a 设计思想和实现方案。 ：。 ” 1 4 论文的组织结构 本文余下章节主要由以下5 部分组成： 第二章：基于j 2 e e 平台的s o a 框架。首先介绍了作为系统开发平台的j 2 e e 体 系结构，然后详细阐述了系统的基础框架s o a 体系结构。 第三章：系统实现技术：w e bs e r v i c e 体系结构。首先概述了w e bs e r v i c e 的基本 概念，然后从角色、操作和构件三个角度介绍了w e bs e r v i c e 体系结构，最后通过对 w 曲s e r v i c e 协议栈的说明，详细阐述了w e bs e r v i c e 的关键技术。 第四章：基于s o a 的视频监控网管系统的设计与实现。结合中国电信视频监控 网管系统3 0 标准，依照s o a 的架构原则，分析系统需求，规划系统流程，设计系 统方案，并在此基础上实现该系统。 第五章：视频监控网管系统3 0 版本测试。通过在各种环境下对系统的全面测试 验证系统的功能和性能。 第六章：总结和展望。总结全文，并对下一步的工作进行展望。 4 武汉邮电科学研究院硕十论文 第2 章基于j 2 e e 平台的s o a 框架 面向服务架构s o a 是一种架构模型和一套设计方法学，其目的是最大限度地重 用应用程序中的服务以提高r r 适应性和效率。它可以根据需求通过网络对松散耦合 的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用。本章首先介绍了作为系统开发平台 的j 2 e e 体系结构，然后详细阐述了系统的基础框架s o a 体系结构。 2 1 系统开发平台叫2 e e 体系结构 2 1 1j 2 e e 概述 j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关复杂 问题的体系结构。j 2 e e 体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需 要高可用性、高可靠性以及高可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有应用程序集成强有力的支持， 完全支持e n t e r p r i s ej a v ab e a n s ，具有良好的向导支持打包和部署应用，添加目录支持 的特性，增强了安全机制，提高了性能【6 】。 j 2 e e 为搭建具有伸缩性、灵活性、可维护性的系统提供了良好的机制： ( 1 ) 保留现存的i t 资产：由于企业必须适应新的商业需求，因此如何利用已有的 投资，以渐进的方式在已有系统之上建立服务器端平台机制是每个公司都会面临的问 题。j 2 e e 拥有广泛的业界支持和重要供应商的参与，每一个供应商都对现有的客户 提供了不用废弃已有投资，进入可移植的j 2 e e 领域的升级途径，使得充分利用用户 原有的投资成为可能。由于基于j 2 e e 平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配 置上运行，现有的操作系统和硬件也能被保留使用。 ( 2 ) 高效的开发：j 2 e e 允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间件 供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地缩短了开 发时间。高级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务： 状态管理服务让开发人员写更少的代码，不用关心如何管理状态，这样能够 更快地完成程序开发。 5 武汉邮电科学研究院硕十论文 持续性服务让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序，能 生成更轻巧，与数据库无关的应用程序，这种应用程序更易于开发与维护。 分布式共享数据对象c a c h e 服务让开发人员编制高性能的系统，极大提高 整体部署的伸缩性。 ( 3 ) 支持异构环境：j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于j 2 e e 的 程序只需开发一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企业计算环境中是十分关键 的。j 2 e e 标准也允许客户订购与j 2 e e 兼容的第三方的现成的组件，把他们部署到异 构环境中，节省了由自己制订整个方案所需的费用。 ( 4 ) 适应性：使用j 2 e e 的应用程序具有很强的适应变化的能力。因为每一个基于 j 2 e e 平台的产品都保证支持最基本的j 2 e e 服务，公司只需构造一次编码良好、符合 j 2 e e 标准的程序，然后在部署时按应用环境做出决策。如果底层平台的功能、伸缩 性或可用性还不足以满足新的市场需求，用户可以有其它选择。一个设计良好、符合 标准的j 2 e e 应用程序可以随着时间的推移通过更换底层中间件、操作系统或硬件来 进行伸缩，而不会显著地更动应用程序。 ( 5 ) 9 维护性：使用j 2 e e 的应用程序更易于维护。基于j 2 e e 平台产品支持更广 泛的组件类型和中间件服务，可以让丌发人员投入精力在亟待解决的商业问题而不是 中间件上。开发人员利用底层平台构造灵活、易维护的企业系统，这类系统不必作大 的调整就可以适应新的中间件、数据库或数据库规划。 2 1 2j 2 e e 的四层模型 j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件 根据它们所在的层分布在不同的机器上。典型的j 2 e e 四层模型如图2 1 所示f 7 】： 6 武汉邮电科学研究院硕十论文 客户端表现层暇务器端表现层服务器端业务逻辑层食业信息系统层 厂浏览器、 r w c b 服务瓤、 ，啪容器、 仃 r口 lh t m i 1 、一、以j 旧 v i p p i 矗l 旧 i , 如r v l c ti 、一， 厂、 r ，w 曲、 厂、 x m l 以j i 洲l 桌面系统 v、 旧 以卜 ia p p l i c a t i o nj v厂、 、 w 曲 i ls 妇j l 其他设备 f ，砸、f ，掘、 旧 一j i 卅蜘j l a t f 砷i 1 、- 、一 、l 图2 1j 2 e e 四层模型 j 2 e e 的四层模型可以取得更好的整体平衡。它将表示逻辑与业务逻辑从底层数 据中分离开来，由中间件服务器处理业务逻辑，同时为应用系统提供大量的企业级服 务。使用这种体系结构能带来以下优势： ， ( 1 ) j h 快开发过程，降低开发成本：通过重用现有、预先测试过的业务组件和数 据访问组件，可以更快的开发新的应用程序。 ( 2 ) 隔离了由于改变带来的影响：只要接口保持不变，一个层上的改变不会影响 其它层上的组件。 ( 3 ) 更容易管理改变：一个组件只驻留在一层上，可以方便我们的版本更新。 2 1 3j 2 e e 的关键技术 2 1 3 1j 2 e e 组件技术， “组件”这一概念是指在应用程序中能发挥特定功能的软件单位。最基本的j a v a 组件是在j a v a 标准版( j a v a 2s t a n d a r de d i t i o n ) 中定义的j a v a b e a n s ，它是按照特定格式 编写的j a v a 类文件。j 2 e e 的组件在j a v a b e a n s 的基础上进行了拓展。j 2 e e 规范是这 样定义j 2 e e 组件的：客户端应用程序和a p p l e t 是运行在客户端的组件；j a v as e r v l e t 和j a v as e r v e rp a g e s ( j s p ) 、j a v a s e r v e rf a c e s ( j s f ) 是运行在服务器端的w e b 组件； 7 武汉邮电科学研究院硕十论文 e n t e r p r i s ej a v ab e a i l s ( e m ) 是运行在服务器端的商业组件【引。 j 2 e e 的组件随同它相关的类和文件被装配到j 2 e e 应用程序，部署在j 2 e e 服务 器中，由服务器对其进行管理，以实现与其它组件的通信。 2 1 3 2j 2 e e 容器及服务 j 2 e e 基于组件开发模式的核心是容器的应用。容器是一个组件和支持组件的底 层平台特定功能之间的接口，它主要管理由j 2 e e 服务器提供的底层支持，其中主要 包括诸如命名技术( j n d t ) ，部署技术，数据库连接技术( d b c ) ，数据事务技术及安全 技术【8 i 。 容器是一个标准的运行环境，提供具体的组件服务。j 2 e e 容器以两种方式支持 基于组件的应用编程模型。第一，它使得许多需要编程的标准功能自动化，如事务管 理和安全；第二，容器提供了对组件有用的a p i ，如消息传递( j a v am e s s a g es e r v i c e ) 和数据库访l h ( d b c ) 。容器的这些特征统一了j 2 e e 编程模型，简化了应用开发，支 持组件和应用级的可移植性。 2 1 3 3j 2 e e 通信技术 j 2 e e 的通信技术提供了客户和服务器之间及在不同服务器组件之间的通信机 制，它包括在因特网( i n t e m e t ) 和内部网( i n t r a n e t ) 中的不同通信协议及安全协议。 t c p i p ：提供底层网络传输服务；h t t p ：提供在客户和服务器之间传递h t m l 和 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e 可扩展标记语言) 文本的方法；s s l 3 o ：提供 c l i e n t s e r v e r 之间安全通信的机制：r m i ：提供在不同虚拟机之间的通讯机制： r v i i - h o p ：提供j a v a 对象和其他类型的对象之间的通信机制【引。 2 2 系统基础框架s o a 体系结构 ：2 2 1s o a 的定义 ，s o a 是一种业务驱动的架构样式，支持将业务作为链接服务或可重复业务任 ，务进行集成。s o a 对企业的创新起了极大的推动作用，支持企业更快捷、更方便、 更经济地响应快速变化的业务需求。s o a 通过在异构的应用程序及信息源之间建立 链接来帮助用户增加业务流程的灵活性、加强底层r r 基础设施和重用已有的r r 投资 8 武汉邮电科学研究院硕十论文 【9 】。 w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m 万维网协会) 将s o a 定义为：“一种应用程序 体系结构，在这种体系结构中，所有功能都定义为独立的服务，这些服务带有定义明 确的可调用接口，可以以定义好的顺序调用这些服务来形成业务流程。 【1 s e r v i c e a r c h i t e c t u r e t o m 将s o a 定义为：“本质上是服务的集合。服务间彼此通 信，这种通信可能是简单的数据传送，也可能是两个或更多的服务协调进行某些活动。 服务问需要某些方法进行连接。所谓服务就是精确定义、封装完善、独立于其他服务 所处环境和状态的函数。 【l i 】 l o o s e l y c o u p l e d c o r n 将s o a 定义为：“按需连接资源的系统。在s o a 中，资源被 作为可通过标准方式访问的独立服务，提供给网络中的其他成员。与传统的系统结构 相比，s o a 规定了资源间更为灵活的松散耦合关系。【1 2 】 2 2 2s o a 的特征 虽然不同组织或厂商对s o a 有着不同的理解，但是我们仍然可以从上述的定义 中看到s o a 的几个关键特性：一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、 精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。这种模型具有下面几个特 征： ( 1 ) 无状态可重用的服务：服务是自治的实体，即服务自身是完全独立的，与底 层实现无关的，自包含的，模块化的。在实现时它不需要从一个请求到另一个请求的 信息或状态，也不依赖于其他服务的上下文和状态。当有新的业务需求时，服务可以 方便的组合到新的业务流程中，从而降低开发成本，实现了服务的重用，资源的共享。 ( 2 ) 服务是位置透明的：即服务请求者无需知道服务的具体位置及是哪一个服务 响应了自己的请求，服务请求者关心的只是调用一个服务完成了所需的工作，得到了 期望的结果。企业的业务伙伴与内部用户访问同样的服务时过程是完全一样的。 ( 3 ) 松散耦合：服务请求者到服务提供者的绑定与服务本身之间是松耦合的。松 散耦合旨在将服务请求者和服务提供者在服务调用和服务实现方面隔离开来。服务接 口作为与服务实现分离的实体而存在，服务请求者不知道提供者实现的技术细节，比 如程序设计语言、部署平台等等。服务请求者通过消息调用操作请求消息和响应， 9 武汉邮l i l 科学研究院硕十论文 而不是通过使用a p i 和文件格式来使用提供的服务。服务实现的修改不会影响到服务 的请求者。 ( 4 ) 粗粒度服务：服务粒度指的是服务所公开功能的范围。通常来说，对于将暴 露在整个系统外部的服务推荐使用粗粒度的接口i 而相对较细粒度的服务接口通常用 于系统内部。从技术上讲，粗粒度的服务接口可能是一个特定服务的完整执行，而细 粒度的服务接口可能是实现这个粗粒度服务接口的具体的内部操作。虽然细粒度的接 口能为服务请求者提供更多的灵活性、通用性及重用性，但同时也意味着引入较难控 制的交互模式易变性。也就是说服务的交互模式可能随着不同的服务请求者而不同。 而粗粒度服务接口保证了异构平台下的服务请求者将以一致的方式使用系统中所暴 露出的服务。采用粗粒度服务接口的另一个优点在于服务请求者和服务提供者之间不 必进行多次的往复。i n t e m e t 环境中有保障的t c p i p 会话已不再占据主导、建立连接 的成本也过高，因此在该环境中进行应用开发时粗粒度服务接口的优点更为明显。 ( 5 ) 明确定义的接口：服务是由提供者和请求者间的契约定义的。契约规定了服 务使用方法及请求者期望的最终结果。此外，还可以在其中规定服务质量、安全等辅 助要素。此处的关键点是，服务契约必须进行精确定义。w s d l ( w e bs e r v i c e d e s c r i p t i o nl a n g u a g ew e b 服务描述语言) 是受到广泛支持的方法，用于描述服务请求 者所要求的绑定到服务提供者的细节。它的通用定义允许开发工具创建各种各样类型 的交互的接口，同时隐藏它是如何由应用程序代码调用服务的细节。 2 2 3s o a 的优势 s o a 是用来构造企业信息系统的理想架构，和传统的企业信息系统的构造方法 相比，它的优势在于【1 3 】： ( 1 ) 反映企业的业务模型，使企业摆脱技术的限n - s o a 从企业的业务出发，划 分出粗粒度的服务，一个服务很可能就对应于一个业务逻辑。这种方式使得系统能够 精确的反映业务模型，也使得开发人员和业务人员之间能够良好的沟通。企业信息系 统中可能存在着许多由不同技术构造的服务，但企业的着眼点在于对应着业务的服务 层，而不关心这些服务是怎么实现的，只要它能提供想要的功能即可。 ( 2 ) 使企业可以灵活快速的适应新变化：使用s o a 可以使企业轻松的应对业务的 1 0 武汉邮电科学研究院硕十论文 变化和发展。在基于s o a 的系统内，构造一个业务流程时，通常是把一组服务组合 在一起来实现的。而当这个流程发生变化时，很可能只需要对现有的服务进行适当的 重组就可以实现这个需求。即使是必须要开发新的服务来实现业务的变化，因为服务 的可重用性，开发量也可以限制到最小。 ( 3 ) 使企业充分的利用现有的资产：企业中往往存在着很多应用，这些应用功能 不一，开发技术不同，运行环境各异，以往把它们联系在一起完成企业的业务流程是 很困难的事，这也正是所谓的信息孤岛问题。s o a 将这些现有的资产包装成为提供 企业功能的服务，摆脱技术的限制，从而实现不同应用间的有效整合。通过s o a ， 企业可以继续从现有的资产中获取价值，而不必重新构建。 2 2 4s o a 的基础 服务接i z i 层是s o a 的基础，它允许在企业内部及企业之间进行集成写业务流程 自动化。此层基于粗粒度、松耦合的和基于标准的服务的s o a 原则。它通过减少应 用程序和基础架构的复杂性，增加业务服务的重用性以及服务编排能力，来帮助r r 响应不断变化的业务需求【l4 1 。 对应于普通架构的企业应用系统分为业务层和应用层，面向服务架构的企业应用 系统结构如图2 2 所示，在业务流程层与应用层之间有一个服务接口层。 业务流程层 服务接口层 编排服务层 i 业务服务层 i 应用服务层 i 应j = l j 层 图2 2 企业应用模型中的服务接口层 ，。 s o a 在企业系统的应用是通过服务的引进而实现的。服务建立了一个夹在传统 的业务层与应用层之间的高级抽象形态，位于此处的服务能够封装物理的应用逻辑和 业务流程逻辑。服务接口层封装下层应用逻辑，构建上层业务流程。 应用层是由不同技术解决方案的组件实现组成，如n e t 应用、j 2 e e 应用和遗留 武汉邮电科学研究院硕十论文 的应用。服务将应用模块化，在服务接口层形成孤立的逻辑单元服务。服务接口 层还可以分层，以便上层服务能够封装下层服务。服务接口层从下到上可分为应用服 务层、业务服务层和编排服务层，对应的服务分别为应用服务、业务服务和编排服务。 应用服务层建立了用来表示特定技术功能的底层基础。位于这一层的服务称为应 用服务。其目的是要在新的或遗留应用之上提供处理数据相关的公共的、可复用功能。 比如工具服务和包装服务就是典型的应用服务。工具服务是提供可复用逻辑的一种服 务，主要用于解决方案无关的应用服务，即可复用的服务。包装服务最常用于集成目 的，它包含封装一些或全部遗留环境的服务，以便将遗留功能暴露给服务请求者。最 + 常见的包装服务形式是遗留应用的服务适配器，它建立了遗留应用底层a p i 的接口服 务。 ， 业务服务层引入了专注于表示业务逻辑的原子性业务服务，即不可再分解的业务 服务。业务服务是业务服务模型的实现。业务服务的唯一目标是形成一个独立的业务 服务层，以便可能以最纯粹的形式表示业务逻辑。但是，这并不阻止它们实现其他服 务模型。 j 业务服务可以分为两类： ( 1 ) 以任务为核心的业务服务。它是封装特定任务或业务流程的业务逻辑的服务。 它在一定程度上承担了编排服务层的业务流程。 ( 2 ) 以实体为核心的业务服务。它是封装特定业务实体的服务，与业务流程无关。 编排服务层引入了一个减轻对其他服务需求的抽象父层，来管理服务操作以特定 的序列执行交互。编排服务层包含一个或多个流程服务，以依照流程定义的业务规则 与业务逻辑组合业务服务与应用服务。其中流程服务是企业业务流程自身所表示成为 + 的一个服务，流程服务需要组合其他服务以执行业务流程。编排抽象了来自其他服务 的业务规则和服务执行序列，促进了敏捷性和复用性。 引入服务接口层后可以实现s o a 所承诺的可复用性、可组合性、自治性等几大 优点。通过运用面向服务的设计理念实现自治性，最大程度地减少对其他服务的依赖， 把所有的逻辑都控制在本服务所管辖的范围内，通过组合现有的服务，来达到可复用 的目的。 w 曲s e r v i c e 是现今使用最为广泛的实现s o a 服务接口层的技术。 1 2 武汉邮电科学研究院硕十论文 2 2 5s o a 与w e bs e r v i c e s o a 和w e bs e r v i c e 是两个不同层面的问题。前者是概念模式，面向架构，而后 者则是实现模式，面向技术。s o a 并没有确切地定义服务交互的具体方式，而仅仅 定义了服务如何相互理解以及如何交互。w e bs e r v i c e 对于需要交互的服务之间如何 传递消息有具体的指导原则。可以说，w e bs e r v i c e 实际上是s o a 的一个特定的实现， 它在几方面体现了s o a 的需要： ， 首先是基于标准访问的独立功能实体满足了松耦合要求：在w e bs e r v i c e 中所有 的调用都通过s o a p ( s i m p l eo b j e c ta c c e s sp r o t o c o l 简单对象访问协议) 访问进行，用 w s d l 定义的接口封装，通过u d d i ( u n i v e r s a ld i s c o v e r yd e s c r i p t i o ni n t e g r a t i o n 统一 发现描述集成) 进行目录查找，可以动态改变一个服务的提供方而无需影响使用方的 配置，服务请求者不受服务提供者实现服务的语言、平台等软硬件环境的影响。只要 保证服务的接口不变，服务提供者可以随意更换服务的实现。 其次，适合大数据量低频率访问符合服务大颗粒度要求：基于性能和效率平衡的 要求，s o a 的服务提供的是大颗粒度的应用功能，而且跨系统边界的访问频率也不 会像程序间函数调用那么频繁。通过使用w s d l 和基于文本的s o a p 请求，可以实 现能一次性接收处理大量数据。 最后，基于标准的文本消息传递为异构系统提供通讯机制：w 曲s e r v i c e 所有的 通讯是通过s o a p 进行的，而s o a p 是基于x m l 的，x m l 是结构化的文本消息， 文本消息是异构系统间通讯最好的消息格式，适用于s o a 强调的服务对异构后天宿 主系统的透明性。 虽然，w e bs e r v i c e 不是实现s o a 的唯一技术，但的确是最为适合的技术。下一 章我们将着重介绍w e bs e r v i c e 的相关概念及技术。+ 1 3 武汉邮电科学研究院硕十论文 第3 章系统实现技术1 w e bs e r v i c e 体系结构 w e bs e r v i c e 是业界推崇的s o a 的实现技术。如上一章所述，s o a 是一种以服务 流程为中心的松散耦合的软件体系结构。它的目的是要把基于不同开发平台的服务连 接起来，编排成一个业务流程，使得这个业务流程具有高度的灵活性；同时，它要求 实现不同服务间的集成让服务得以被重复利用。s o a 中的应用是由服务请求者通过 接口访问服务而形成的，潜在请求者应可发现由服务提供者发柿的服务接口并通过网 络来进行调用。w e bs e r v i c e 技术使用标准的网络协议，利用x m l 作为消息载体，在 i _ u t e m e t 层次上实现跨平台的互联，这与s o a 的要求非常吻合。本章首先概述了w e b s e r v i c e 的基本概念，然后从角色、操作和构件三个角度介绍了w e bs e r v i c e 体系结构， 最后通过对w e bs e r v i c e 协议栈的说明，详细阐述了w e bs e r v i c e 的关键技术。 3 1w e bs e r v i c e 概述 w e bs e r v i c e 是被u r i 确定的一个软件应用，它的接口和封装是可以被x m l 定 义描述和发现并且支持与使用x m l 消息通过网络协议的其他软件应用进行直接交 换。它把软件做成服务，并且遵从相应的标准，让不同的系统可以跨越平台，彼此相 互兼容，具有进行无缝通讯和数据共享的能力【9 】。 从最终用户的角度看，w e bs e r v i c e 就是一个应用程序，使用w e b 技术实现动态 协作的软件。它通过w e b 向外界提供了如何调用自身功能服务的说明( w s d l ) ，通过 采用h t t p 协议可以让任何人从任何地方使用它所提供的服务。从应用开发者的角度 来看，w e bs e r v i c e 是指一套软件工具，提供了一个开发平台隐藏了下层系统的异构 性，使得程序之间的远程调用更加简单、透明。从系统集成的角度来看，w e bs e r v i c e 通过网络享用远程服务，它提出了一套标准，定义了不同的应用程序如何在w e b 上 实现互操作【1 5 】。 ：，j 在当今快速发展和高度竞争的环境下，企业面临着两大挑战：迅速地改变的能力 和降低成本的要求。为了保持竞争力，企业必须快速地适应内部因素( 如兼并和重组) 以及外部因素( 如竞争能力和客户要求) ，而w e bs e r v i c e 在这两方面给我们带来了极 大的优势： 1 4 武汉邮电科学研究院硕十论文 ( 1 ) 利用现有的资产：w e bs e r v i c e 提供了一个抽象层，通过这个抽象层，企业可 以继续利用它在n i 方面的投资。方法是将现有的资产包装成提供企业功能的服务， 企业就可以继续从现有的资源中获取价值，而不必重新从头开始构建。 ( 2 ) 易于集成和管理复杂性：在w r e bs e r v i c e 体系结构中，集成点是规范而不是实 现。这提供了实现透明性，并将基础设施和实现发生改变所带来的影响降到最低限度。 通过提供针对基于完全不同的系统构建的现有资源和资